Lý thuyết thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn
Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn
I. Mục đích
+ Khảo sát thực nghiệm để phát hiện ảnh hưởng của biên độ, khối lượng, chiều dài của con lắc đơn đối với chu kì dao động T, từ đó tìm ra công thức tính chu kì , và ứng dụng gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm.
II. Dụng cụ thí nghiệm
Gồm:
+ Bộ ba quả nặng loại 50g
+ Sợi dây mảnh không giãn dài khoảng 1m
+ Giá thí nghiệm dùng treo con lắc đơn có cơ cấu điều chỉnh chiều dài của con lắc đơn.
+ Đồng hồ bấm giây (sai số ± 0,2s) hoặc đồng hồ hiện số có cổng quang điện.
+ Một thước đo chiều dài khoảng 500mm.
+ Một tờ giấy kẻ ô milimet.
III. Tiến hành thí nghiệm
1. Chu kì dao động T của con lắc đơn phụ thuộc vào biên độ dao động như thế nào?
Tiến hành:
+ Quả nặng 50g, chiều dài con lắc đơn 50cm; kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng biên độ A = 3cm.
+ Đo thời gian con lắc thực hiện 10 dao động toàn phần (mỗi lần đo thời gian, ta đo lặp lại 5 lần, rồi lấy giá trung bình)
+ Thực hiện phép đo trên với các giá trị khác nhau của biên độ A (A = 3, 6, 9, 18cm)
Ghi kết quả vào bảng số liệu Bảng 6.1
Bảng 6.1: m = 50g, l = 50,0cm
A (cm) | sinα = A/l | Góc lệch α (o) | Thời gian 10 dao động t (s) | Chu kì T (s) |
A1 = 3,0 | 0,06 | 3,44o | t1 = 14,32 ± 0,32 | T1 = 1,432 ± 0,032 |
A2 = 6,0 | 0,12 | 6,89o | t2 = 14,12 ± 0,20 | T2 = 1,412 ± 0,020 |
A3 = 9,0 | 0,18 | 10,37o | t3 = 14,54 ± 0,24 | T3 = 1,454 ± 0,024 |
A4 = 18 | 0,36 | 21,1o | t4 = 15,84 ± 0,31 | T4 = 1,584 ± 0,031 |
Từ bảng số liệu rút ra định luật về chu kì của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ.
Định luật: Con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ (α < 10o) thì coi là dao động điều hòa, chu kỳ của con lắc khi đó không phụ thuộc vào biên độ dao động.
2. Chu kì dao động T của con lắc đơn phụ thuộc vào khối lượng m của con lắc như thế nào?
+ Chiều dài con lắc đơn cố định 50cm, khối lượng của con lắc lần lượt là: 50; 100, 150g
+ Đo thời gian 10 dao động toàn phần để xác định chu kì T
Bảng 6.2: l = 50,0cm, A = 3cm
m (g) | Thời gian 10 dao động t (s) | Chu kì T(s) |
50 | tA = 14,16 ± 0,26 | TA = 1,416 ± 0,026 |
100 | tB = 14,22 ± 0,20 | TB = 1,422 ± 0,020 |
150 | tC = 14,36 ± 0,28 | TC = 1,436 ± 0,028 |
Từ bảng số liệu: Phát biểu định luật về khối lượng của con lắc đơn dao động nhỏ (α < 10o): Chu kỳ của con lắc đơn dao động nhỏ (α > 10o) không phụ thuộc vào khối lượng của con lắc.
3. Chu kì dao động T của con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài của con lắc như thế nào?
- Dùng con lắc đơn có khối lượng là 50g, chiều dài là 50cm, Đo thời gian 10 dao động để xác định chu kì T1
- Thay đổi chiều dài con lắc đơn, giữ nguyên khối lượng, đo thời gian 10 dao động để tính chu kì T2 và T3
Bảng 6.3
Chiều dài l (cm) | Thời gian t = 10T (s) | Chu kì T(s) | T2 (s2) | T2/l (s2/cm) |
l1 = 50,0 ± 0,1 | t1 = 14,29 ± 0,28 | T1 = 1,429 ± 0,028 | T12 = 2,0420 ± 0,0800 | T12/l1 = 0,0408 ± 0,00168 |
l2 = 45,0 ± 0,1 | t2 = 13,52 ± 0,24 | T2 = 1,352 ± 0,024 | T22 = 1,8279 ± 0,0649 | T22/l1 = 0,0416 ± 0,00157 |
l3 = 60,0 ± 0,1 | t3 = 15,78 ± 0,32 | T3 = 1,578 ± 0,032 | T32 = 2,4900 ± 0,1010 | T32/l1 = 0,0415 ± 0,00175 |
- Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T vào l. Rút ra nhận xét
- Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của T2 vào l. Rút ra nhận xét
- Phát biểu định luật về chiều dài của con lắc đơn.
4. Kết luận:
a) Từ các kết quả nhận được ở trên suy ra: Chu kỳ dao động của con lắc đơn với biên độ nhỏ, tại cùng một nơi, không phụ thuộc vào khối lượng và biên độ dao động của con lắc mà tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài của con lắc theo công thức: T = a√l
Trong đó kết quả thí nghiệm cho ta giá trị a = 2,032
b) Theo công thức lí thuyết về chu kỳ dao động của con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ:
Trong đó (với g lấy bằng 9,8m/s2)
So sánh kết quả đo a cho thấy công thức (*) đã được nghiệm đúng.
c) Tính gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm theo giá trị a thu được từ thực nghiệm.
Các bài giải bài tập Vật lý 12 bài 6 khác :
Báo cáo thực hành: Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn
Bài 1 (trang 32 SGK Vật Lý 12): Dự đoán xem chu kì dao động T của một con lắc...
Bài 2 (trang 32 SGK Vật Lý 12): Chu kì dao động của con lắc đơn có phụ thuộc vào...
Bài 3 (trang 32 SGK Vật Lý 12): Có thể đo chu kì con lắc đơn có chiều dài l < 10cm...
Bài 4 (trang 32 SGK Vật Lý 12): Dùng con lắc dài hay ngắn sẽ cho kết quả chính xác hơn...
Sách VietJack thi THPT quốc gia 2024 cho học sinh 2k6:
Săn shopee siêu SALE :
- Sổ lò xo Art of Nature Thiên Long màu xinh xỉu
- Biti's ra mẫu mới xinh lắm
- Tsubaki 199k/3 chai
- L'Oreal mua 1 tặng 3
- Soạn Văn 12
- Soạn Văn 12 (bản ngắn nhất)
- Văn mẫu lớp 12
- Giải bài tập Toán 12
- Giải BT Toán 12 nâng cao (250 bài)
- Bài tập trắc nghiệm Giải tích 12 (100 đề)
- Bài tập trắc nghiệm Hình học 12 (100 đề)
- Giải bài tập Vật lý 12
- Giải BT Vật Lí 12 nâng cao (360 bài)
- Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 12 (có đáp án)
- Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Lí (18 đề)
- Giải bài tập Hóa học 12
- Giải bài tập Hóa học 12 nâng cao
- Bài tập trắc nghiệm Hóa 12 (80 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Hóa (18 đề)
- Giải bài tập Sinh học 12
- Giải bài tập Sinh 12 (ngắn nhất)
- Chuyên đề Sinh học 12
- Đề kiểm tra Sinh 12 (có đáp án)(hay nhất)
- Ôn thi đại học môn Sinh (theo chuyên đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sinh (18 đề)
- Giải bài tập Địa Lí 12
- Giải bài tập Địa Lí 12 (ngắn nhất)
- Giải Tập bản đồ và bài tập thực hành Địa Lí 12
- Bài tập trắc nghiệm Địa Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Địa (20 đề)
- Giải bài tập Tiếng anh 12
- Giải bài tập Tiếng anh 12 thí điểm
- Giải bài tập Lịch sử 12
- Giải tập bản đồ Lịch sử 12
- Bài tập trắc nghiệm Lịch Sử 12
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sử (20 đề)
- Giải bài tập Tin học 12
- Giải bài tập GDCD 12
- Giải bài tập GDCD 12 (ngắn nhất)
- Bài tập trắc nghiệm GDCD 12 (37 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn GDCD (20 đề)
- Giải bài tập Công nghệ 12